Unitat6

Quadres de comandament i protecció El Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió és una normativa que fixa les normes per a les instal∙lacions elèctriques per tal de garantir la seva seguretat www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/rebt_faq.asp www.ub.es/ossma/info/documents/prev10.pdf Els quadres elèctrics tenen la finalitat d’agrupar parcialment o totalment, i de manera ordenada, els dispositius o aparells de comandament, protecció, mesura i senyalització de la instal∙lació o del circuit elèctric.

Dispositius de comandament Els dispositius de comandament són els encarregats de governar els circuits que parteixen del quadre i executar les funcions per a les quals han estat dissenyats, d’acord amb la voluntat de l’usuari.

Els dispositius de comandament principals són els interruptors, els polsadors i els commutadors Seccionador

És un aparell de maniobra que permet d’obrir i tancar el circuit en buit.La seva funció principal és mantenir els circuits separats de la font d’alimentacióper procedir a operacions de reparació o manteniment.

Interruptor de càrrega És un aparell d’accionament manual que permet d’obrir i tancar el circuit en condicions normals de càrrega.

A vegades porta un sistema d’obertura brusca i d’extinció de l’arc

Dispositius de protecció Els dispositius de protecció tenen la funció de detectar un funcionament anormal de la instal∙la ció o del circuit elèctric i que poden ser perilloses per a la instal∙lació mateix i/o per a l’usuari.

Anomalies més freqüents en les xarxes elèctriques Sobreintensitats produïdes per sobrecàrregues o per curtcircuits.

Les Sobrecàrregues corresponen a un consum superior al corrent nominal, IN. Els curtcircuit quan la intensitat és superior a 3 IN, Contacte directe. El contacte els borns d’una màquina o d’un dispositiu, etc Contacte indirecte. Contacte accidental d'una massa amb la tensió a causa d’un defecte d’aïllament de la instal·lació Les sobretensions permanents són augments de tensió originades habitualment pel trencament accidental del conductor neutre, o per maniobres incorrectes de la xarxa. Un augment de la tensió pot provocar , fi ns i tot la destrucció, dels equips connectats a la xarxa.

Les sobretensions transitòries són augments molt elevats i momentanis de la tensió (pics de tensió).

Fusible Els fusibles obren el circuit quan la intensitat que hi circula és superior a la intensitat nominal durant un cert temps. Protegeixen contra sobrecàrregues i curtcircuits.

Relé tèrmic El relé tèrmic protegeix el circuit de sobrecàrregues i les detecta per mitjà d’un dispositiu tèrmic. No té capacitat de desconnexió del circuit i actua associat amb un dispositiu que obre el circuit, com ara un interruptor o un contactor. L’element detector d’un relé tèrmic és una làmina bimetàl·lica, que, en escalfar-se, li provoca un corbament en el sentit del metall amb menys coeficient de dilatació.

Interruptors automàtics o disjuntors Els interruptors automàtics o disjuntors són dispositius de protecció que detecten i eliminen sobrecàrregues i curtcircuits.

El control de les sobrecàrregues s’obté amb un relé tèrmic El control de curtcircuits es fa amb un dispositiu electromagnètic, format per un electroimant que crea un camp magnètic proporcional al corrent que hi circula.

En funció del nombre de contactes o pols, poden ser interruptors unipolars, bipolars, tripolars o tetrapolars

Interruptors diferencials La seva missió principal és protegir les persones dels contactes directes i indirectes. Per aquest motiu, el diferencial té una gran importància a les instal·lacions, i és obligat col·locar-ne almenys un a la capçalera.

1. Interruptor 2. Nucli toroidal 3. Bobina

La característica més important d’un dispositiu diferencial és la sensibilitat o intensitat diferencial nominal de desconnexió Is, que és el corrent mínim que és capaç de detectar. Els valors normalitzats de Is són: 10 mA (molt alta sensibilitat), 30 mA (alta sensibilitat), 0,1 i 0,3 A (sensibilitat mitjana) i 0,5 i 1 A (baixa sensibilitat).

Dispositius de maniobra de màquines El circuit de maniobra o automatisme elèctricés l' encarregat de governar el motor o motors i la resta d’elements.

Els circuits de maniobra són constituïts pel: El circuit de potència és l’encarregat de connectar i desconnectar la màquina.

El dispositiu més utilitzat és el contactor.

El circuit de comandament o control governa el circuit de potència Els dispositiu més utilitzats són els relés de comandament i els temporitzadors

El contactor El contactor és un dispositiu que es pot accionar a distància i des de diferents punts, capaç d’obrir i tancar el circuit de potència d’una màquina o d’un receptor.

Les parts més característiques d’un contactor electromagnètic són l’electroimant, els pols i els contactes auxiliars.

Les parts més característiques d’un contactor electromagnètic són: L’electroimant (2) és l’òrgan que acciona el contactor Els pols o contactes principals (1 a 6) són els encarregats d’establir o interrompre el corrent del circuit de potència Els contactes auxiliars (11-12, 23-24) són els destinats a efectuar seqüències de control, com ara realimentació, temporització i senyalització

Relés de comandament Aquests relés estan dissenyats per controlar intensitats dèbils Podem classifi car els relés en: Relés electromagnètics El seu principi de funcionament és idèntic al dels contactors electromagnètics; bàsicament, són contactes commutats pel camp magnètic produït per un electroimant

Relés d’estat sòlid

Els relés d’estat sòlid no tenen parts mòbils ni contactes. Té respecte als relés electromagnètics, ja que no es produeix un envelliment mecànic dels contactes, també son més ràpids i silenciosos. No produeix arc ni ionitza l'aire L’element que actua d’interruptor sol ser un semiconductor, com ara el transistor, el tiristor o el triac.

Bàsicament, podem distingir tres blocs en la composició interna d’un d’aquests relés: el circuit de control, el circuit de tir i el circuit de potència.

El semiconductor que hi hagi en la part de potència determina la mena de tensió (CC o CA) amb què s’han d’alimentar les càrregues.

Temporitzadors Els temporitzadors són relés capaços de retardar i/o mantenir obert o tancat un bloc de contactes durant un temps programat per l’usuari, a partir d’un senyal de comandament.

Els més utilitzats són els electrònics, perquè són fiables, versàtils i senzills Els modes de temporització són: Temporització a la connexió. Retarda el tancament dels contactes a partir de la connexió del temporitzador.

Temporització a la desconnexió. Els contactes mantenen la posició de treball durant un temps després de la desconnexió del temporitzador.

Dispositius auxiliars de control Polsadors Vermell Aturada, desconnexió.

Verd Preparació de l’engegada, accionament.

Negre Execució de la marxa.

Groc Activació d’elements de retrocés o anul·lació de funcions en casde que hi hagi condicions perilloses en el procés normal.

Blanc o blau clar Qualsevol funció no indicada anteriorment.

Selectors El selector és un commutador rotatiu. Permet desviar el corrent d de l’entrada cap a una de les diferents sortides de què disposa

Detectors mecànics Són dispositius destinats a controlar el desplaçament dels elements mòbils o de la màquina mateix. (finals de cursa (més grans) i en microruptors (més petits).)

Dispositius de senyalització Les funcions dels dispositius de senyalització són informar de l’estat de la màquina o del circuit Dispositius òptics Hi ha molts dispositius de senyalització òptica: làmpades, rètols lluminosos, aparells de mesura, etc.

Dispositius acústics Els senyals acústics procedents de sirenes, campanes, brunzidors o timbres serveixen per indicar l’acabament d’un procés o per alertar l’operari d’una alarma o d’una avaria important.

Circuits de comandament de motors Els automatismes elèctrics es representen amb dos esquemes clarament diferenciats: L’esquema de potència representa el subministrament d’energia a la màquina o al procés.

L’esquema de comandament o control representa el circuit que governa la part de potència.

Els esquemes elèctrics utilitzen símbols normalitzats perquè els puguin interpretar tots els professionals que els han d’utilitzar. Les normes UNE 20-004 estableixen els símbols que representen les màquines, aparells i elements que intervenen en les installacions elèctriques.

Arrencada directa d’un motor mitjançant contactor o disjuntor

S'acciona S1A (NO), El contactor K1M s’acciona i el motor arrenca. ●Quan deixem de polsar S1A, el contactor continua en marxa gràcies al contacte de realimentació ●(13-14) del K1M ●Al polsar S0A (NT)el motor s’atura. ● ●

●

El relétèrmic F2F, amb el seu contacte (95-96), protegeix el motor de sobrecàrregues. ●

Inversor de gir

Quan K1M està activat, s’obren els contactes (61-62) que hi ha abans de K2M i impedeixen que aquest pugui entrar, ja que en aquest cas es produiria un curtcircuit.

El mateix passa amb K2M.

Arrencador estrella triangle

La instrucció MI BT 034 del REBT limita la intensitat d’arrencada dels motors de CA i de CC, per la qual cosa han d’arrencar utilitzant sistemes que redueixin la intensitat de l’arrencada.

En tancar el contacte o polsador de marxa S1A s’activa:

● ●

El temporitzador a la connexió (K4T).

El contactor (K2M), que connecta els bobinats del motor en estrella. ●El contactor (K1M), ja que el contacte K2M es tanca i connecta els bobinats amb la xarxa i un dels contactes (K1M) realimenta el ●conjunt, de manera que, en deixar de prémer el contacte de marxa (S1A), el circuit continuï alimentat. ● ●

●

Quan en el temporitzador (K4T) hagi transcorregut el temps programat, els contactes canviaran de posició i causaran:

● ●

La desconnexió del contactor K2M, de manera que la connexió en estrella es desfarà.

La connexió del contactor K3M, que connectarà en triangle els bobinats del motor.

● ● ●

Per evitar la coincidència simultània de les connexions en triangle i estrella, els contactes dels contactors eviten la connexió del connector ●contrari. Per això hi ha el contacte K3M en sèrie amb la línia de connexió del contactor K2M, i un contacte d’aquest, en sèrie amb la ●línia de connexió del contactor K3M. ●En obrir el contacte o polsador S0A es produeix una falta de tensió en les branques inferiors, que deixa sense tensió tots els contactors i el temporitzador. En deixar de polsar, el circuit no es torna a activar, ja que el contacte de realimentació K1M és obert. ●

Circuits temporitzats Sistema de ventilació d’un aparcament

En connectar l’interruptor S1Q, un detector de moviment S2K vigila l’activitat a l’interior de l’aparcament. Quan detecta moviment, dóna tensió al temporitzador K1T que, mitjançant el seu contacte K1T, activa el contactor K1M, que activa el motor M1M de la turbina.

Quan no hi ha activitat a l’aparcament, el detector deixa de donar tensió al temporitzador, però el seu contacte K1T no es desactiva fins al cap d’un temps, i així assegura una bona extracció de fums. Es tracta, doncs, d’un temporitzador a la desconnexió.

Electropneumàtica En els circuits pneumàtics l’accionament, tant del circuit de potència com del de maniobra, es fa mitjançant l’aire comprimit. Quan el control s’ha de fer des de grans distàncies o hi ha molts senyals per controlar és preferible fer-ne el control elèctric. D’aquesta manera, quan la potència és pneumàtica i el control elèctric, es constitueix un sistema electropneumàtic

Electrovàlvules Són elements actuadors amb les mateixes funcions que les vàlvules de vies pneumàtiques. Normalment tenen una tensió d’alimentació de 24 V en CC.

Reforma electropneumàtica en una màquina d’estampar

Al prèmer S1 s’activa el relé K1.

La tija del cilindre avança fins que que contacta amb el final de cursa proporcionant un senyal que activa el relé K2. ●Aquest obre el seu contacte auxiliar i talla l’alimentació al relé K1; en conseqüència, l’electrovàlvula es desactiva, la tija recupera ràpidament la posició inicial i el sistema queda aturat en disposició de ser activat un altre cop. ● ●

Sistema de transport de peces Aquest mecanisme, representat esquemàticament en la fi gura 6.35, transporta peces des d’un nivell inferior fins a un nivell superior Detectors magnètic de posició

Es col·loca la peça sobre la plataforma del cilindre A En prémer S1 es connecta la bobina Y1 de l’electrovàlvula biestable (1.1) El final del recorregut de A és detectat per a1.

Aquest detector alimenta la bobina del relé K1, un dels seus contactes no el realimenta i un altre dóna corrent a la bobina Y3 de l’electrovàlvula monoestable (2.1), que fa avançar la tija del cilindre B, la qual empeny i desplaça la peça horitzontalment.

Al fi nal del recorregut, el detector magnètic b1 acciona l’electrovàlvula que fa retrocedir A. Quan A arriba a la posició de repòs, acciona el Fc1, que desactiva la bobina de K1 i, en conseqüència, talla l’alimentació de la bobina Y3, la qual cosa provoca que B retorni a la posició inicial i que s’acabi el cicle. Ara ja es pot tornar a començar un altre cicle de treball.

Circuits electrònics industrials Rectificadors Els rectificadors són circuits destinats a convertir el CA en un corrent continu polsant. Un rectificador ideal és el que permet el pas del corrent en un únic sentit sense oferir resistència

El díode El díode és un component elaborat amb materials semiconductors com el silici (Si) o el germani (Ge).

Presenta dos terminals anomenats ànode (A) i càtode (K) Caracaterístiques principals d'un diode Corrent directe: és la màxima intensitat que pot conduir en el funcionament normal.

Tensió inversa: és la màxima diferència de potencial que pot suportar en els extrems, quan no condueix.

Potència màxima: és la potència màxima que pot dissipar si disposa d’un element refrigerador.

Rectificador de mitja ona

Rectificador d’ona completa Rectificador de presa intermèdia.

Rectificador de pont de Graetz

http://enciclopedia.us.es/index.php/Filtro_de_condensador

Filtres a condensador a l’hora d’augmentar el valor mitjà d’un corrent rectificat

Circuits bàsics amb transistors El transistor és el component fonamental en qualsevol circuit electrònic que faci funcions d’amplificació o commutació

Els transistors disposen de tres terminals anomenats: col·lector, base i emissor. Tenen la propietat de poder controlar el corrent entre el col·lector i l’emissor, mitjançant l’acció d’un petit corrent entre els terminals base i emissor, anomenat corrent de base IB.

Polarització del transistor El transistor pot funcionar a la zona activa, a la zona de saturació o de conducció màxima i a la zona de tall o de bloqueig. Es poden fer tres muntatges per polaritzar el transistor: emissor comú, base comuna i col·lector comú. La configuració més utilitzada és la d’emissor comú amb diferents circuits, com ara la polarització per divisor de tensió.

Polarització per emissor comú El corrent que circula per la base del transistor produeix una caiguda de tensió VBE  0,7 V. El corrent IB es pot controlar variant RB o modifi cant VBB. Així doncs, petits canvis en el corrent de la base produeixen grans variacions en el corrent del col·lector. Segons el model del transistor, el corrent del col·lector pot variar de 5 mA fi ns a 30 A.

Polarització per divisors de tensió

El divisor de tensió permet utilitzar una única font d’alimentació, ja que redueix la tensió aplicada a la base. Per calcular les resistències del divisor de tensió hem de respectar la regla del disseny que aconsella mantenir el corrent de base almenys 20 vegades inferior al del divisor

Pàg 174 27,28,29,30,31,33,35 Pàg 175 1,2,3 Pàg 176 1,2,3,4,5

Reguladors de velocitat Les aplicacions industrials en les quals és necessari l’accionament, a velocitat variable, de les màquines elèctriques són molt nombroses: des de màquines eina, robots i compressors fi ns a motors potents per propulsar maquinària pesant. Els components electrònics més importants son el tiristor, el diac i el triac.

Tiristor Treballa en commutació: tot o res. Per fer conduir el tiristor s’ha d’aplicar un impuls de corrent al terminal de porta en un moment en què l’ànode i el càtode estiguin ben polaritzats.

El tiristor queda encebat i no es bloquejarà quan el corrent de porta desaparegui. Per bloquejarlo cal disminuir el corrent que hi circula per sota del valor mínim de manteniment.

Diac El diac s’utilitza per fer conduir els tiristors i triacs. entra en conducció quan la diferència de potencial entre els seus borns és aproximadament d’uns 32 V. l’única manera de bloquejar-lo és reduir el corrent que hi circula per sota del de manteniment.

Triac El triac pot controlar el corrent en qualsevol direcció. Un impuls de corrent és sufi cient per encebar-lo. Quan el corrent altern d’alimentació passa pel 0, el triac es bloqueja automàticament i cal aplicar-hi un altre impuls si es pretén que continuï conduint.

Regulació de velocitat d’un motor monofàsic universal